JPH04166704A - 被搬送材の長さ及び速度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は鋼管等の被搬送材の長さ及び速度を測定する
装置に関するものである。

〔従来の技術］ 従来、鋼管の直進搬送設備において搬送中の鋼管の長さ
及び速度か測定されているが、それは次の方法によって
いた。

（１）長さのＭ１定 （ａ）一定距離を搬送する所要時間を計測する方式： 第５図はこの測定方法を示した図である。図示のように
、搬送される鋼管り１０）の先端部及び後端部が通過す
るのを２個のセンサー（２１）、　（２２）がそれぞれ
検出して信号処理装置（３０）に入力し、信号処理装置
（４０）は入力信号に基づいて距ＭＬの通過時間ｔ１全
長Ｌ　の通過時間ｔ。をそれぞれ計測して、次の演算処
理をすることにより鋼管（１０）の長さＬｏを求めてい
る。

Ｌｏ−Ｌ／ｌ　Ｘ　ｔ。

Ｌ：センサー間の距離 ｔ：Ｌの通過時間 Ｌｏ　＝鋼管の長さ ｔｏ　：全長し。の通過時間 （ｂ）パルス計数方式（１） 第６図はこの測定方法を示した図である。検出部は、２
個のセンサー（２１）、　　（２２）と２個のメジャー
リングロール（３１）、　　（３２）及びエンコーダ（
３３）。

（３４）から構成されている。信号処理装置（４１）は
、センサー（２１）、　　（２２）の検出信号及びエン
コーダ（３３）、　（３４）からのパルスを入力し、セ
ンサー（２１）。

（２２）からの検出信号によりカウントゲートを作り、
エンコーダ（３３）、　（３４）からのパルスを計数し
て、次式によりに鋼管（ｌＯ）の全長し。を求めている
。

Ｌｏ−ＭＬ／Ｐ／ＲＸＣ ＭＬ　　・メジャーリングロール円周 Ｐ／Ｒ：エンコーダ出力パルス数 Ｃ二カウント値 （ｃ）パルス計数方式（ＩＩ） 第７図はこのこの測定方法を示した図である。

この測定方法においては、検出部に上記のパルス計数方
式（１）に用いられてセンサ等の他に、複数個のセンサ
ー（２３）〜（２５）を用いている。この測定方法は主
として長尺材を含む乱尺材の測定を対象としており、上
記のパルス計数方式（Ｉ）の精度向上を図っている。セ
ンサー（２１）とセンサー（２３）、　　（２４）、　
（２５）との距離は既知であり、各々のセンサーの通過
信号に基づいて計数値をキャンセルし、センサー間での
パルスを計数する。そして、計数値と該当するセンサー
の既知の長さを加算して鋼管の長さを求める。

（２）速度の測定 （ａ）一定距離を搬送する所要時間を計測する方式； この測定方法は上記（ａ）の長さの測定方法とその原理
が同じであり、速度Ｖは次式により得られる。

Ｖ−Ｌ／１ （ｂ）パルス計数方式 第６図又は第７図に示されるエンコーダ（３３）。

（３４）の出力パルスから周波数を測定し、その周波数
に基づいて速度を算出する。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の主たる測定方法は整理すると次の２の方式によっ
ていることが分かる。

（１）一定距離の所要時間からの測定方式；（２）パル
ス計数方式： 次に、これらの測定方式の問題点を検討する。

（１）一定距離の通過時間を基準としているために、鋼
管の全長が同速度で搬送される必要がある。

従って、加減速や搬送ムラか在ると誤差となり、精度的
に劣る。

（２）鋼管表面とメジャーリングローラとが接触するの
で、メジャーリングローラの摩耗に対する補正が必要で
ある。また、ローラの滑り、接触不良等による誤差が発
生したり、ローラ、シャフト等の摩耗や環境条件からく
る不具合に対する維持、管理が必要である。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたものであり、非接触方式で、高精度に測定ができ、
また、監視機能を有する被搬送材の長さ及び速度測定装
置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る被搬送材の長さ測定装置は、被搬送材に
レーザー光を照射してその反射光を受光するレーザドツ
プラ方式のレーザーユニットと、被搬送材を検出する検
出器と、検出器の出力に基づいてレーザーユニットの出
力を送出するゲート回路と、ゲート回路を介してレーザ
ーユニットの出力を人力し、所定の分周比で分周して出
力する分周回路と、ゲート回路が開いている状態で分周
回路からの出力があるとそれを記憶すると共に出力し、
ゲート回路が開いている状態で前記分周回路からの出力
がないと前記の記憶されたパルスを出力するパルス処理
回路と、パルス処理回路の出力を計数して被搬送材の長
さを求める第１のカウンタ回路とを有する。

また、この発明に係る被搬送材の長さ測定装置において
は、パルス処理回路は、ゲート回路が開いている状態で
前記分周回路からの出力がない状態が所定の時間以上継
続すると警報信号を発生する。

また、この発明に係る被搬送材の速度測定装置は、被搬
送材にレーザー光を照射してその反射光を受光するレー
ザドツプラ方式のレーザーユニットと、レーザーユニッ
トの出力を計数して被搬送材の搬送速度を求める第２の
カウンタとを有する。

［作　用］ この発明においては、レーザーユニットにより被搬送材
にレーザー光を照射してその反射光を受光すると、被搬
送材の速度に比例した周波数成分を含んだ出力信号が得
られ、その出力信号はゲート回路を介して分周回路に入
力してそこで分周された後、パルス処理回路を介して第
１のカウンタ回路に送出される。第１のカウンタ回路は
パルス処理回路からのパルスを計数して被搬送材の長さ
を求める。パルス処理回路は、ゲート回路が開いている
状態で分周回路からの出力がないときには、それ以前に
測定したときの周波数のパルスを出力する。

また、この発明においては、パルス処理回路は、前記分
周回路の出力が所定のレベル以下の状態が所定の時間以
上継続すると警報信号を発生し、作業者に注意を促す。

また、この発明においては、第２のカウンタはレーザー
ユニットの出力を計数して被搬送材の搬送速度を求める
。

［実施例］ 第２図はこの発明の一実施例に係る測定装置の構成を示
す図である。図において、（５０）はレーザーユニット
であり、図示しないがレーザー発振器、ビームスプリッ
タ、複数個のミラー、光電変換器等から構成されている
。（５１）は鋼管（ｌＯ）を検出する検出器であり、こ
れはレーザーユニット（５０）と対向して搬送方向に同
じ位置に取付けられている。

（５２）は信号処理ユニットであり、レーザーユニット
（５０）の出力信号を入力して鋼管（１０）の搬送速度
及び長さを求め、表示用、記録用或いは制御用のデータ
に変換して出力する。

第１図は信号処理ユニット（５２）の詳細を示したブロ
ック図である。信号処理ユニット（５２）において、波
形整形回路（５３）はレーザーユニット（５０）からの
ドツプラ周波数信号を増幅し整形する。ゲート制御回路
（５４）は検出器（５１）の出力に基づいてゲート制御
信号を出力する。ゲート回路（５５）はゲート制御回路
（５４）からのゲート制御信号を入力すると、波形整形
回路（５３）からの出力信号を送り出す。

分周・Ｆ／Ｖ回路（５６）は波形整形回路（５３）から
の出力信号を分周して例えば０．１ｍｍ　／パルスのノ
くルス信号を出力すると共に、Ｆ／Ｖ変換により速度信
号であるアナログ信号を出力する。

パルス処理回路（５７）は分周・Ｆ／Ｖ回路（５６）か
らのパルスに所定の信号処理を施してパルスを出力する
と共に、所定の条件下で未Ｍ１定警報信号を出力する。

カウンタ（５８）はパルス処理回路（５７）の出力パル
スを計数して鋼管（１０）の長さを求める。

カウンタ回路（５９）は波形整形回路（５３）からの出
力信号を計数して鋼管（ｌＯ）の搬送速度を求める。Ｃ
Ｐ　Ｕ　（８０）はそのデータバス（６１）を介して、
分周・Ｆ／Ｖ回路（５６）には分局比を設定し、パルス
処理回路（５７）には所定の時間を設定する。

また、第２図において、（了０）及び（７２）はそれぞ
れピンチ機構であり、（７１）及び（７３）はそれらの
機構のピンチロールである。このピンチ機構（７０）。

（７２）はレーザーユニット（５０）を挾んだ位置に設
置され、レーザーユニット（５０）はいずれか一方のピ
ンチ機構（７０）、　（７２）のフレームに取り付けら
れ、鋼管（１０）の外径に合わせて鋼管（１０）の外周
面°とし−ザーユニット（５０）との距離が自動的に一
定に設定される。そして、ピンチ機構（７０）、　（７
２）は鋼管（１０）の曲がりや揺動により、レーザーユ
ニット（５０）からのレーザー光の被測定物とビーム法
線の直角からのずれ、或いは照射光の交差角の変動を抑
制している。

第３図は第１図のレーザーユニット（５０）の配置を示
した図である。レーザーユニット（５０）はピンチ機構
（７３）のフレームに取り付けられており、ピンチ機構
（７０）の上流側には加速用ピンチローラ（６９）、下
流側には探傷器（７４）、肉厚測定器（γ５）、疵マー
キング装置（７６）及び管理番号マーキング装置（７７
）がそれぞれ配置されている。

次に動作説明をする。

鋼管（１０）が搬送されて来ると、レーザーユニ・ット
（５０）及び検出器（５１）によりそれぞれ検出され、
それらの出力は信号処理ユニット（５２）に供給される
。

レーザーユニット（５０）はレーザドツプラ方式を用い
ており、非接触にかつ高精度に鋼管（１０）の長さを計
測することを可能にしているが、ここでレーザドツプラ
の測長針の原理を説明する。

ビームスプリッタで三方されたレーザ光は、交差角φで
被測定物に照射され、それぞれのビームからの散乱光は
、測定物の速度に比例したドツプラ周波数の変化を受け
て、光検出器により検波されて出力が得られる。

そのときの周波数は次式に示すように鋼管の搬送速度Ｖ
の関数として表される。

λ　　　２ ｆｄ：光検出器から得られるドツプラ周波数φ　：照射
光のなす交差角 △θ：被測定物とビーム法線の直角からのずれλ　：レ
ーザ波長 Ｖ　：鋼管の搬送速度 なお、レーザーユニット（５０）の前後にはピンチ機構
（７０）、　（７２）が設置されており、鋼管の曲りや
揺動により、レーザヘッドと被測定物との相対位置がず
れたりするのを防いでいる。従って、上式の△θは変化
せずに一定になり、レーザーユニット（５０）の出力は
高精度に保持される。

レーザーユニット（５０）の出力は波形整形回路（５３
）に送用される。波形整形回路（５３）はフィルタ、同
調回路等を内蔵しており、レーザーユニット（５０）の
出力を波形整形する。ゲート制御回路（５４）は検出器
（５１）の出力を入力してゲート制御信号をゲート回路
（５５）に出力する。つまり、鋼管（１０）の先端部が
検出器（５１）により検出されると、ゲート回路（５５
）を開いて波形整形回路（５３）の出力を分周・Ｆ／Ｖ
回路（５Ｂ）に入力し、入力信号を分周して例工ば０．
１ｍｍ　／パルスのパルス信号を出力すると共に、Ｆ／
Ｖ変換してアナログ信号として出力する。このアナログ
信号は鋼管（１０）の搬送速度に比例したものであり、
速度信号として取り出される。

パルス処理回路（５７）は分周・Ｆ／Ｖ回路（５６）の
出力を入力し、次の演算処理をする。

第４図はパルス処理回路（５７）の動作を示すフローチ
ャートである。パルス処理回路（５７）は分周・Ｆ／Ｖ
回路（５Ｂ）の出力を入力しく３１）、入力パルスがあ
るかどうかを判断する（Ｓ２）。入力パルスがある判断
された場合にはフラグ（図示せず）をセットしくＳ３）
、その人力をホールドする（Ｓ４）。そして、カウンタ
回路（５８）に出力しくＳ５）、カウンタ回路（５８）
はその入力を計数する。終了の指示がない限り再びステ
ップ（Ｓｌ）に戻って上述の処理を繰り返していく。

ところで、鋼管（１０）の表面状態の異常変化、例えば
水、油の付着、異常熱処理などによる表面肌荒れなどに
より、レーザーユニット（５０）のレーザの反射光が減
少した場合には分周・Ｆ／Ｖ回路＜５６〉からのパルス
が得られなくなるが、このような場合には、ステップ（
Ｓ２）において、分周・Ｆ／Ｖ回路（５Ｇ）の出力パル
スがないと判断され、そのように判断された場合には、
フラグがリセットされているかどうかを判断しくＳ７）
、リセットされていないと判断された場合にはフラグを
リセットする（Ｓ８）。そして、係数ｎ−１として、ス
テップ（Ｓ４）においてホールドした直前の周波数のパ
ルスを出力する（ＳＩＯ）。通常は搬送速度には大きな
変動はないので、直前の測定時の周波数のパルスを利用
しても大きな誤差にはならない。

次に、ｎが所定の値Ｎを越えているかどうかを判断し、
ここでは越えていないので、ステップ（Ｓｌ）に戻る。

このようにして、例えば鋼管（１０）の表面状態が異常
変化により、レーザの反射光が減少した場合にも、前回
値をホールドしてカウントを続行する。

更に、ステップ（Ｓ２）において分周・Ｆ／Ｖ回路（５
６）の出力パルスがないと再び判断された場合には、フ
ラグがリセットされているかどうかを判断しくＳ７）、
ここではリセットされているので、係数ｎをインクリメ
ントしく５Ｌ２）　、ステップ（Ｓ４）でホールドした
直前の周波数のパルスを出力する（ＳＩＯ）。次に、ｎ
が所定の値Ｎを越えているかどうかを判断し、ここでは
越えていると判断された場合には、警報を発した（Ｓ１
３）後にステップ（Ｓｌ）に戻る。

カウンタ回路（５８）はパルス処理回路（５７）の出力
を計数し、鋼管（１０）が抜は出てゲート回路（５５）
が閉じるまで計数して鋼管（１０）の長さを出力する。

一方、カウンタ回路（５９）は波形整形回路（５３）の
出力を計数することにより鋼管の搬送速度を出力する。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、被搬送材の表面に異常
が起きてもそれを検出して前のデータを利用して計測す
るようにしたので、非接触方式で、微小な被搬送材の変
動、表面異常が存在しても、フリーメンテナンスで精度
の高いものが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る鋼管の長さ・速度測
定装置の信号処理ユニットの構成を示すブロック図、第
２図は前記鋼管の長さ・速度測定装置の構成を示すブロ
ック図、第３図はレーザーユニットの配置を示した図、
第４図は信号処理回路の動作を示すフローチャート、第
５図〜第７図は従来の測定方法を示す図である。 図において、（５０）はレーザーユニット、（５１）は
鋼管検出器、（５２）は信号処理ユニット、（５３）は
波形整形回路、（５４）はゲート制御回路、（５５）は
ゲート回路、（５６）は分周・Ｆ／Ｖ回路、（５７）は
パルス処理回路、（５１１）、　　（５９）はカウンタ
回路である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被搬送材にレーザー光を照射してその反射光を受
   光するレーザドップラ方式のレーザーユニットと、 被搬送材を検出する検出器と、 前記検出器の出力に基づいて前記レーザーユニットの出
   力を送出するゲート回路と、 前記ゲート回路を介してレーザーユニットの出力を入力
   し、所定の分周比で分周して出力する分周回路と、 前記ゲート回路が開いている状態で前記分周回路からの
   出力があるとそれを記憶すると共に出力し、ゲート回路
   が開いている状態で前記分周回路からの出力がないと前
   記の記憶されたパルスを出力するパルス処理回路と、 前記パルス処理回路の出力を計数して被搬送材の長さを
   求める第１のカウンタ回路と を有する被搬送材の長さ測定装置。
2. （２）パルス処理回路は、ゲート回路が開いている状態
   で前記分周回路からの出力がない状態が所定の時間以上
   継続すると警報信号を発生する請求項１記載の鋼管の長
   さ測定装置。
3. （３）被搬送材にレーザー光を照射してその反射光を受
   光するレーザドップラ方式のレーザーユニットと、 該レーザーユニットの出力を計数して被搬送材の搬送速
   度を求める第２のカウンタと を有する被搬送材の速度測定装置。